Izvēloties opto-izolācijas ierīces, signāla ātrums ir būtisks parametrs. Atlasei ir jābūt balstītai uz faktisko signāla joslas platumu (vai datu pārraides ātrumu), lai nodrošinātu, ka dinamiskie parametri,-piemēram, pārraides ātrums, izplatīšanās aizkave un pieauguma/krituma laiki-atbilst sistēmas laika prasībām, tādējādi novēršot sakaru kļūdas vai signāla kropļojumus.
I. Precīza izolācijas ierīču tipu atbilstība signāla ātrumam
1. Zema-ātruma signāli (<1 Mbps): General-Purpose Optocouplers Are Fully Capable
Piemērojamie scenāriji: pārslēgšanas barošanas avota atgriezeniskās saites cilpas, PLC digitālās ieejas, releju draiveri un zema -ātruma I/O izolācija.
Ieteicamās ierīces: vispārēja{0}}nolūka opto savienotāji, piemēram, PC817, TLP521 un EL817.
Galvenie parametri:
Pārraides ātrums: parasti svārstās no desmitiem kb/s līdz 500 kb/s.
Izplatīšanās aizkave: tipiskā vērtība 10–30 µs; tāpēc nav piemērots ātrdarbīgai saziņai-.
Priekšrocības: zemas izmaksas, augsts izolācijas spriegums (līdz 5 kVrms) un spēcīga kopējā režīma īslaicīgā imunitāte (CMTI > 50 kV/µs), padarot tos piemērotus trokšņainā vidē.
2. Vidēja-ātruma signāli (1–10 Mb/s): ir nepieciešami liela ātruma opto savienotāji
Piemērojamie scenāriji: ātrgaitas{0}}ADC digitālās saskarnes, SPI sakaru izolācija un rūpnieciskās lauka kopnes.
Ieteicamās ierīces: ātrdarbīgi{0}} optroni, piemēram, HCPL-4661, 6N137 un HCPL-2630.
Galvenie parametri:
Pārraides ātrums: parasti 10 MBd (megabaudi).
Izplatīšanas aizkave: ne vairāk kā 100 ns; pieauguma/krituma laiki ir<25 ns.
Kopējā režīma noraidīšana (CMR): 15 kV/µs, kas nodrošina spēcīgu traucējumu noturību.
Piezīme. Nepieciešami ārēji vilkšanas{0}}rezistori; piedziņas strāva ir precīzi jākontrolē, lai novērstu strāvas pārneses koeficienta (VKS) samazināšanos, kas apdraud ilgtermiņa stabilitāti.
3. High-Speed Signals (>10 Mbps): optopārvadi vairs nav piemēroti; Tā vietā apsveriet magnētisko vai kapacitatīvo izolāciju
Iemesls: Optocouplers ierobežo to iekšējo gaismas diožu pārslēgšanās ātrums (gaismas emisijas/izdzišanas ātrums), tāpēc ir grūti droši atbalstīt signālus, kas pārsniedz 50 Mbps. Turklāt lielā ātrumā tiem ir liels enerģijas patēriņš un ievērojama temperatūras novirze. Alternatīvi risinājumi:
Magnētiskie digitālie izolatori (piemēram, TI ISO721M): atbalsta signālu pārraides ātrumu 100–150 Mb/s ar izplatīšanās aizkavi tikai 12 ns, padarot tos piemērotus ātrdarbīgām saskarnēm, piemēram, SPI un I2C.
Kapacitatīvie izolatori: tiem ir zemi parazitārie parametri un lieliska signāla integritāte, tādēļ tie ir ideāli piemēroti īpaši-ātra-ātruma scenārijiem, kas pārsniedz 100 Mb/s.
II. Taustiņu parametru atlases salīdzināšanas tabula
|
Parametrs |
Zema-ātruma optiskais savienotājs (piem., PC817) |
Liela ātruma optiskais savienotājs (piem., HCPL-4661) |
Digitālais izolators (piemēram, ISO721M) |
|
Maks. Datu pārraides ātrums |
~500 kbps |
10 Mbps |
100–150 Mbps |
|
Pavairošanas aizkave |
10–30 µs |
<100 ns |
12 ns (parasti) |
|
Pieauguma/krituma laiks |
>2 µs |
<25 ns |
<5 ns |
|
Parastā-režīma pārejoša imunitāte (CMTI) |
>50 kV/µs |
15 kV/µs |
>100 kV/µs |
|
Dzīves ilgums un stabilitāte |
pakļauts VKS pazemināšanai; ierobežots kalpošanas laiks |
Nosliece uz novecošanos lielā ātrumā |
Dzīves ilgums līdz 28 gadiem (parasti) |
Atlases ieteikums: ja sistēmas datu pārraides ātrums pārsniedz 1 Mb/s, dodiet priekšroku ātrdarbīgiem opto savienotājiem; ja tas pārsniedz 10 Mb/s, ieteicams tieši izvēlēties magnētiskos vai kapacitatīvos izolatorus, lai optrona savienojums nekļūtu par sistēmas vājo vietu.
III. Ieteikumi, kā rīkoties ar īpašiem signālu veidiem
Analogā signāla izolācija: standarta optroni nevar garantēt linearitāti; tādēļ ir jāizmanto lineārs optiskais savienotājs (piemēram, IL300) vai izolēts darbības pastiprinātājs (piemēram, AMC1301).
Augstas-frekvences impulsa signāli: jāpievērš uzmanība impulsa novirzei. Ātrgaitas{2}}optroniem ir ievērojama novirze, kas var viegli izraisīt laika sinhronizācijas problēmas vairākos kanālos; tādēļ ieteicams izmantot digitālos izolatorus.
Pārraide no attāluma: apvienojiet ar izolētu RS-485 raiduztvērēju (piem., ISO1410), lai integrētu gan izolācijas, gan kopnes vadīšanas iespējas, tādējādi uzlabojot trokšņu noturību.
